Question

Скільки атомів двохвалентного металу виділиться на 1 см2 поверхні електрода за час t = 5хв., якщо густина струму j=10А/м2?

Answer 1

Z = 2
s = 2 см² = 2*10⁻⁴ м²
t = 5 мин = 300 с
j = 10 А/м²
n - ?

m = k * I * t = k * q
q = p * Z * n
I = j * s
j * s * t = p * Z * n
n = j * s * t / ( p * Z)
n = 10 А/м² * 2*10⁻⁴ м² * 300 с / (1,6*10⁻¹⁹ Кл * 2) ≈ 1,9*10¹⁸

Answer 2

Для розрахунку кількості атомів двовалентного металу, виділених на поверхні електрода протягом певного часу, ми можемо скористатися законом Фарадея. Закон Фарадея стверджує, що кількість речовини, яка виділяється або осаджується на електроді, пропорційна кількості електричного заряду, що протікає через електрод.

Формула для розрахунку кількості електричного заряду Q: Q = j * A * t

де: Q - кількість електричного заряду (в кулонах) j - густина струму (в амперах на квадратний метр) A - площа поверхні електрода (в квадратних метрах) t - час (в секундах)

У вашому випадку, густина струму j = 10 А/м2, площа поверхні електрода A = 1 см2 = 0.0001 м2 (оскільки 1 м2 = 10000 см2), а час t = 5 хв = 300 секунд.

Підставляючи ці значення до формули, ми отримаємо: Q = 10 А/м2 * 0.0001 м2 * 300 сек = 0.03 Кл (кулонів)

Тепер, ми можемо використати формулу для розрахунку кількості атомів N, використовуючи молярну масу металу (M) і кількість електронів (n), які передаються при електролізі: N = Q / (n * F)

де: N - кількість атомів Q - кількість електричного заряду (в кулонах) n - кількість електронів, що передаються при електролізі (зазвичай відома) F - число Фарадея (9.65 * 10^4 Кл/моль)

Для двовалентного металу, кількість електронів, що передаються при електролізі, n = 2.

Таким чином, підставляючи значення, ми отримаємо: N = 0.03 Кл / (2 * 9.65 * 10^4 Кл/моль) ≈ 1.557 * 10^(-7) моль

Оскільки одна моль містить 6.022 * 10^23 атомів, ми можемо розрахувати кількість атомів, виділених на поверхні електрода: Кількість атомів = N * (6.022 * 10^23 атомів/моль)

Підставляючи значення, ми отримаємо: Кількість атомів = 1.557 * 10^(-7) моль * (6.022 * 10^23 атомів/моль) ≈ 9.37 * 10^16 атомів

Таким чином, на поверхні електрода за час t = 5 хв, при густині струму j = 10 А/м2, виділиться приблизно 9.37 * 10^16 атомів двовалентного металу.